本文關(guān)鍵詞：雙螺桿泵井下油水分離桿柱力學(xué)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

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【摘要】：井下油水分離技術(shù)是提高高含水期油田經(jīng)濟(jì)采收率的有效手段,其主旨是將油田采出液在井下進(jìn)行油水預(yù)分離,將富油流舉升至地面,含油污水直接回注相應(yīng)地層,大幅降低舉升能耗和污水處理成本,延長(zhǎng)油田經(jīng)濟(jì)開采周期,最終提高油田經(jīng)濟(jì)采收率。雙螺桿泵井下油水分離桿柱系統(tǒng)是井下油水分離技術(shù)的工藝系統(tǒng),主要承擔(dān)扭矩傳遞、油水分離、高含油采出液舉升和分離污水回注等作用。該桿柱系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性是保證井下油水分離技術(shù)得以順利實(shí)施的前提,因此,對(duì)井下油水分離桿柱進(jìn)行全面的力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要意義。本文根據(jù)雙螺桿泵井下油水分離桿柱系統(tǒng)的工作原理和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)分析,提出該桿柱系統(tǒng)完整的力學(xué)模型。利用有限元梁?jiǎn)卧碚?建立桿柱系統(tǒng)的靜力學(xué)平衡方程,求解桿柱的整體運(yùn)動(dòng)方程、固有振型的數(shù)學(xué)模型。由于桿柱與油管壁碰撞產(chǎn)生振動(dòng),對(duì)桿柱進(jìn)行諧響應(yīng)分析,獲得反映井下油水分離桿柱在不同頻率下響應(yīng)值隨頻率變化規(guī)律的頻響函數(shù)矩陣,并推導(dǎo)桿柱在啟動(dòng)階段和工作階段的瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)控制方程。以理論分析為依據(jù),針對(duì)雙螺桿泵井下油水分離桿柱進(jìn)行有限元模擬分析,求解穩(wěn)態(tài)條件下的整體變形情況、應(yīng)力分布情況和固有頻率,找到引起桿柱共振的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速,分析變形發(fā)生位置和最大位移。井下油水分離管柱在工作時(shí)的兩個(gè)主要振動(dòng)激勵(lì)來自螺桿泵的偏心載荷和柔性桿與油管直接的碰撞載荷,求解動(dòng)態(tài)條件下的桿柱運(yùn)動(dòng)、變形和應(yīng)力分布情況,找到現(xiàn)有井下油水分離系統(tǒng)所存在的設(shè)計(jì)缺陷,提出改進(jìn)方案,并對(duì)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)安全系數(shù)重新計(jì)算,與改進(jìn)前的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)。本文對(duì)雙螺桿泵井下油水分離桿柱進(jìn)行整體力學(xué)理論分析和數(shù)值模擬,并對(duì)桿柱中的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),論文的研究思路和方法可為同類型桿柱的研究提供理論指導(dǎo)。同時(shí)通過本論文的研究,可避免整套井下油水分離桿柱的安全隱患,提升運(yùn)行的安全性與可靠性。
【關(guān)鍵詞】：井下油水分離 力學(xué)分析 雙螺桿泵 有限元分析 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE933.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要6-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景及意義9
• 1.2 井下油水分離系統(tǒng)研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 螺桿泵抽油桿柱力學(xué)分析研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容14-16
• 第二章 井下油水分離系統(tǒng)組成及工作原理16-21
• 2.1 井下油水分離系統(tǒng)組成及工作原理16-19
• 2.2 雙螺桿泵井下油水分離系統(tǒng)的組成及工作原理19-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第三章 井下油水分離桿柱的運(yùn)動(dòng)和力學(xué)分析21-41
• 3.1 井下油水分離桿柱的運(yùn)動(dòng)分析21-22
• 3.2 井下油水分離桿柱力學(xué)模型22-29
• 3.2.1 井下油水分離桿柱的載荷分析22-28
• 3.2.2 井下油水分離桿柱力學(xué)模型28-29
• 3.3 桿柱靜力學(xué)分析29-34
• 3.3.1 坐標(biāo)系和單元位移30-31
• 3.3.2 梁?jiǎn)卧獛缀畏匠毯臀锢矸匠?/span>31-32
• 3.3.3 梁?jiǎn)卧钠胶夥匠?/span>32-33
• 3.3.4 梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠染仃?/span>33-34
• 3.4 油水分離桿柱動(dòng)力學(xué)分析34-40
• 3.4.1 井下油水分離桿柱模態(tài)分析35-37
• 3.4.2 井下油水分離桿柱諧響應(yīng)分析37-38
• 3.4.3 井下油水分離桿柱瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 井下油水分離桿柱有限元分析41-63
• 4.1 結(jié)構(gòu)分析和幾何模型的建立41-44
• 4.1.1 結(jié)構(gòu)分析和幾何模型的建立41-43
• 4.1.2 有限元分析模型43-44
• 4.2 井下油水分離桿柱靜力學(xué)有限元模擬分析44-46
• 4.2.1 整體桿柱靜力學(xué)求解設(shè)置45
• 4.2.2 靜力學(xué)模擬結(jié)果分析45-46
• 4.3 井下油水分離桿柱動(dòng)力學(xué)有限元模擬分析46-52
• 4.3.1 整體桿柱模態(tài)分析47-48
• 4.3.2 整體桿柱諧響應(yīng)分析48-49
• 4.3.3 整體桿柱瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析49-52
• 4.4 井下油水分離桿柱關(guān)鍵部件有限元分析52-57
• 4.4.1 分離體有限元分析52-55
• 4.4.2 上、下鍵式脫接器有限元分析55-57
• 4.5 井下油水分離桿柱優(yōu)化設(shè)計(jì)及有限元分析57-61
• 4.5.1 分離體上連接部分優(yōu)化設(shè)計(jì)57-59
• 4.5.2 分離體下端連接部分優(yōu)化設(shè)計(jì)59-61
• 4.6 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 發(fā)表文章目錄68-69
• 致謝69-70

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉莊生;;桿柱注漿的方法[J];礦業(yè)工程;1964年07期

2 Е.А.МеЛьнuков;;桿柱護(hù)頂及其安裝方法的最新成就[J];礦業(yè)工程;1965年08期

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本文編號(hào)：552919